甘玉琴 嚴(yán)建波

（江蘇省蘇州中學(xué) 江蘇 蘇州 215000）

一、設(shè)計(jì)思路

能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活所必需的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，而化學(xué)反應(yīng)中所釋放的能量是當(dāng)今世界上最重要的能源，因此在新課程中特別突出了化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化這部分內(nèi)容。新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)：“從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際出發(fā)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系”［1］。本課通過生活實(shí)例引入，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，然后通過三個(gè)定性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生親身感受化學(xué)反應(yīng)中的熱量，在此過程中，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，接著教師利用傳感器實(shí)驗(yàn)解惑，體現(xiàn)了定量實(shí)驗(yàn)的重要性。其后，通過一些具體反應(yīng)實(shí)例歸納了常見的放熱和吸熱反應(yīng)，從具體到一般，符合認(rèn)知規(guī)律。接下來，不同于常規(guī)思路，并不討論化學(xué)反應(yīng)中熱量變化的原因，而是討論“在化學(xué)方程式中如何體現(xiàn)熱量的變化”，即從定量的角度研究化學(xué)反應(yīng)中的熱量，自然引出熱化學(xué)方程式，過渡自然。在此部分教學(xué)中，注重學(xué)生參與，利用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”模式，變被動(dòng)為主動(dòng)，通過課本信息的閱讀，促進(jìn)學(xué)生閱讀能力、知識(shí)遷移能力以及分析歸納、語言表達(dá)等能力的提高?；凇皬纳畹交瘜W(xué)，化學(xué)回歸生活”的教育理念，本課以自熱飯盒引入，最后又以此結(jié)課，首尾呼應(yīng)，真切的讓學(xué)生體會(huì)到我們的化學(xué)是真實(shí)有用的化學(xué)。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)與流程

【課的引入】視頻短片——廣告：自熱飯盒。

【提出問題】已知自熱飯盒的底部分別放置有CaO粉末和水，請(qǐng)問自熱原理是什么？

【學(xué)生分析】CaO 和水反應(yīng)生成 Ca（OH）2的同時(shí)，放出大量的熱，加熱米飯。

（設(shè)計(jì)意圖：通過觀看視頻，了解化學(xué)反應(yīng)中熱量的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)從生活走進(jìn)化學(xué)親切自然。）

【總結(jié)】研究表明，在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的同時(shí)，必然伴隨有能量的變化，而能量的變化又主要表現(xiàn)為熱量的變化。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】通過三個(gè)小實(shí)驗(yàn)來切實(shí)感受化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化。

實(shí)驗(yàn)一：向試管中放入一段用砂紙打磨過的鎂條，加入約5mL稀鹽酸，用手感知試管外壁溫度的變化。

實(shí)驗(yàn)二：將適量 Ba（OH）2·8H2O（s）和 NH4Cl（s）置于保鮮袋中混合，迅速扎緊袋口，用手感知保鮮袋外部溫度的變化（友情提醒：實(shí)驗(yàn)過程中不要打開保鮮袋口）。

實(shí)驗(yàn)三： 各取 25mL 0．25mol/L鹽酸和 0．25mol/L氫氧化鈉溶液，在燒杯中進(jìn)行中和反應(yīng)，用手感知燒杯外壁溫度的變化。

（設(shè)計(jì)意圖：通過真實(shí)實(shí)驗(yàn)探究，親身感受化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性）

【匯報(bào)結(jié)果】實(shí)驗(yàn)一：試管外壁發(fā)燙，溫度升高，說明此反應(yīng)放出熱量。

實(shí)驗(yàn)二：保鮮袋外部溫度降低，說明此反應(yīng)吸收熱量。

實(shí)驗(yàn)三：用手觸摸燒杯外壁無法感知溫度變化。

【質(zhì)疑】實(shí)驗(yàn)三中燒杯中液體溫度是否一定沒有發(fā)生變化呢？如何準(zhǔn)確判斷？

【討論】部分學(xué)生知道酸堿中和反應(yīng)會(huì)放出熱量，但此處并未感觸到溫度的升高，產(chǎn)生認(rèn)知沖突。學(xué)生提出可以用溫度計(jì)進(jìn)行定量測(cè)量。

【教師實(shí)驗(yàn)】（指出用溫度計(jì)是可行的）借助于高科技手段-手持技術(shù)來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燒杯中液體溫度的變化。

如圖1安裝實(shí)驗(yàn)儀器。點(diǎn)擊傳感器操作界面中“采集”按鈕，傳感器開始采集燒杯中溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)屏幕適時(shí)記錄燒杯中溫度變化。如圖2所示，圖中曲線所示為向鹽酸中加入氫氧化鈉溶液后液體溫度的變化。

圖1 反應(yīng)裝置示意圖

圖2 反應(yīng)容器中適時(shí)溫度變化情況

（設(shè)計(jì)意圖：此處的實(shí)驗(yàn)揭示采用了完全不同尋常的傳感器實(shí)驗(yàn)，將高科技實(shí)驗(yàn)手段應(yīng)用于簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，揭示了科學(xué)的真理，學(xué)生在此過程中深入感受到了科學(xué)探究的嚴(yán)密性，科學(xué)思維的廣度得到拓展。且傳感器實(shí)驗(yàn)新奇，大大提高了學(xué)習(xí)興趣。）

【學(xué)生觀察】根據(jù)圖像，明顯看到在倒入氫氧化鈉溶液的瞬間，體系的溫度突然升高。同時(shí)溫度只升高1．3度左右，因此我們的觸覺無法感知，以上實(shí)驗(yàn)說明酸堿中和反應(yīng)也會(huì)放出熱量。

（此處觀察時(shí)，學(xué)生首先看到液體溫度在升高，但不一定注意到溫度升高的數(shù)值，教師適時(shí)提出圖像的觀察分析需定性定量相結(jié)合，使學(xué)生的圖像分析能力得到提高。）

【總結(jié)】有的化學(xué)反應(yīng)放出熱量，有的吸收熱量。據(jù)此可將化學(xué)反應(yīng)分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)，這是化學(xué)反應(yīng)的又一種分類方法。

【提出問題】根據(jù)大家生活經(jīng)驗(yàn)和已有化學(xué)知識(shí)，請(qǐng)指出下列反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？

1．CaO與H2O的反應(yīng)

2．金屬與酸反應(yīng)

4．鹽酸和氫氧化鈉中和反應(yīng)

5．高溫鍛燒石灰石

6．木炭的燃燒

7．炸藥的爆炸

8．木炭與水蒸氣高溫得到水煤氣的反應(yīng)

9．高溫下木炭與CO2反應(yīng)生成CO的反應(yīng)

10．鋁熱反應(yīng)

【匯報(bào)結(jié)果】1、2、4、6、7、10 為放熱反應(yīng)

3、5、8、9 為吸熱反應(yīng)

【教師歸納】常見的放熱反應(yīng)有：

a．所有燃燒反應(yīng)

b．酸堿中和反應(yīng)

c．金屬與酸生成氣體的反應(yīng)

d．大多數(shù)的化合反應(yīng)

e．鋁熱反應(yīng)

常見的吸熱反應(yīng)包括：

a．Ba（OH）2·8H2O（s）+2NH4Cl（s）=BaCl2（aq）+2NH（g）+10H2O（l）

d．大多數(shù)的分解反應(yīng)

（設(shè)計(jì)意圖：利用生活經(jīng)驗(yàn)和已有化學(xué)知識(shí)，學(xué)生已能判斷一些具體反應(yīng)的熱量變化情況，在此基礎(chǔ)上教師進(jìn)行歸納，符合“從具體到一般，從感性到理性”的認(rèn)知規(guī)律，避免將知識(shí)強(qiáng)加給學(xué)生，學(xué)生易于接受。）

【過渡】化學(xué)反應(yīng)中既然有熱量的變化，那么如何在化學(xué)方程式中體現(xiàn)出來呢？化學(xué)家提出用熱化學(xué)方程式來表示。那么什么是熱化學(xué)方程式？熱化學(xué)方程式的意義又是什么？課本是最好的老師，請(qǐng)大家仔細(xì)閱讀課本P35［2］，并思考投影上的問題。

（設(shè)計(jì)意圖：“授人以魚，不如授人以漁”，閱讀能力是一項(xiàng)重要的學(xué)習(xí)能力，教師應(yīng)當(dāng)在日常教學(xué)中適時(shí)培養(yǎng)。此處采用“閱讀式教學(xué)”，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)行閱讀，通過“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”可以提高閱讀的質(zhì)量和效果。）

【問題】什么是熱化學(xué)方程式？

【學(xué)生匯報(bào)】熱化學(xué)方程式是表明反應(yīng)放出或吸收熱量的化學(xué)方程式

【問題】方程式（1）（2）分別表示什么意義？

（1）CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g） ΔH=+178．5kJ·mol-1

（2）C（s）+O2（g）=CO2（g） ΔH=-393．6kJ·mol-1

【學(xué)生匯報(bào)】通過教材的閱讀，學(xué)生容易得出方程式（1）（2）的意義。

【追問】在方程式的右邊出現(xiàn)了ΔH，它的涵義是什么？

【學(xué)生歸納】它表明了反應(yīng)放熱或吸熱情況，稱為反應(yīng)熱，它有正負(fù)之分，“-”表示放熱，“+”表示吸熱，單位一般采用kJ/mol。

【提出問題】以下2個(gè)熱化學(xué)方程式，它們分別表示什么意義？

① 2H2（g）+O2（g）=2H2O（g） ΔH1=-484kJ·mol-1

② 2H2（g）+O2（g）=2H2O（l） ΔH2=-571．6kJ·mol-1

（學(xué)生根據(jù)課本上兩個(gè)熱化學(xué)方程式的意義，可順利得出其它熱化學(xué)方程式的意義，此處培養(yǎng)了學(xué)生的知識(shí)遷移能力。）

【追問】?jī)蓚€(gè)反應(yīng)放出的熱量不相同。為什么？

【學(xué)生討論】生成物水的狀態(tài)不同。

【教師引導(dǎo)】那么從氣態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水，是需要吸收熱量還是放出熱量？

【學(xué)生】放出熱量。

【歸納總結(jié)】所以在相同條件下，生成氣態(tài)水放出的熱量要少。由此看出，物質(zhì)的狀態(tài)不同，反應(yīng)熱也不相同。因此在熱化學(xué)方程式中應(yīng)注明物質(zhì)的狀態(tài)。

【提出問題】熱化學(xué)方程式③，它表示的意義呢？

③ H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l） ΔH3=-285．8kJ·mol-1

【學(xué)生匯報(bào)】1mol H2與1/2mol O2完全反應(yīng)，生成1mol液態(tài) H2O，放出 285．8kJ的熱量

【追問】其中的化學(xué)計(jì)量數(shù)：1、1/2、1含義是什么？是否表示物質(zhì)的分子數(shù)？

【學(xué)生匯報(bào)】不表示，表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量。

【追問】在普通的化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)是否可表示物質(zhì)的分子數(shù)？是否可表示物質(zhì)的物質(zhì)的量？

【共同討論】都可以，因此在普通的化學(xué)方程式中計(jì)量數(shù)一般取整數(shù)，但在熱化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量，故可以是整數(shù)，必要時(shí)也可以取分?jǐn)?shù)。

【對(duì)比思考】觀察方程式②③，相同的反應(yīng)，化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，ΔH的值不同，化學(xué)計(jì)量數(shù)與ΔH之間有何種關(guān)系？

【學(xué)生討論】學(xué)生很容易看出②的化學(xué)計(jì)量數(shù)是③的兩倍，ΔH的值也是③的兩倍，故ΔH的數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。

【問題】在熱化學(xué)方程式中，ΔH的單位是kJ·mol-1，每mol的涵義什么？代表每摩爾物質(zhì)嗎？

【思考】學(xué)生能判斷出它并不代表每摩爾物質(zhì)，但對(duì)于具體的涵義幾乎無法回答。

【教師評(píng)價(jià)】肯定學(xué)生回答，并對(duì)難點(diǎn)進(jìn)行講解：它的涵義是每mol反應(yīng)。

①：每mol反應(yīng)表示2mol H2與1mol O2完全反應(yīng)，生成2mol氣態(tài)H2O（②③反應(yīng)略），即各物質(zhì)的物質(zhì)的量均按照化學(xué)計(jì)量數(shù)進(jìn)行。對(duì)于相同的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，每mol反應(yīng)的意義不同，故反應(yīng)熱也不同。

（設(shè)計(jì)意圖：熱化學(xué)方程式涵義的理解是一個(gè)難點(diǎn)，常規(guī)的直接講解法，學(xué)生只能被動(dòng)接受。以上教學(xué)過程反復(fù)采用“提出問題-討論-解決問題”這一教學(xué)模式，以三個(gè)熱化學(xué)方程式為基礎(chǔ)，提出一系列問題，層層遞進(jìn)，整個(gè)過程學(xué)生參與度高，思維處于活躍狀態(tài)，知識(shí)的獲取由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。）

【問題】熱化學(xué)方程式與普通的化學(xué)方程式意義有何不同？普通的化學(xué)方程式可以體現(xiàn)什么的變化？

【學(xué)生思考】第一個(gè)問題比較抽象，同學(xué)難以回答。設(shè)置的第二個(gè)問題較簡(jiǎn)單，學(xué)生可思考得到是物質(zhì)的變化，它對(duì)第一個(gè)問題的回答可起到引導(dǎo)作用。

【追問】熱化學(xué)方程式除了體現(xiàn)物質(zhì)的變化，還可以體現(xiàn)什么的變化？

【共同討論】熱化學(xué)方程式不僅體現(xiàn)了物質(zhì)的變化，還表明了能量的變化。

【知識(shí)運(yùn)用】小計(jì)算：

2H2（g）+O2（g）=2H2O（l） ΔH2=-571．6kJ·mol-1

根據(jù)以上熱化學(xué)方程式，計(jì)算1g H2完全燃燒生成液態(tài)水，將放出多少熱量？

【計(jì)算結(jié)果】142．9kJ。

【分析講解】1g燃料便放出如此多的熱量，H2屬于高能燃料，同時(shí)反應(yīng)得到水，無污染，同時(shí)它又是最潔凈的燃料。

（設(shè)計(jì)意圖：“學(xué)以致用”，利用化學(xué)知識(shí)解決問題，回歸生活，讓學(xué)生感受到我們學(xué)習(xí)的化學(xué)是“有用”的化學(xué)）

【提出問題】熱化學(xué)方程式與普通的化學(xué)方程式意義不同，那么書寫又有何區(qū)別呢？

【學(xué)生討論】此時(shí)學(xué)生通過以上一系列問題的解答已對(duì)熱化學(xué)方程式有了清晰的理解，通過分組討論，相互補(bǔ)充，不難得出以下結(jié)論：

書寫熱化學(xué)方程式的注意點(diǎn)：

①熱化學(xué)方程式中反應(yīng)物、生成物必須注明聚集狀態(tài)（不標(biāo)沉淀符號(hào)和氣體放出符號(hào)）。

固-s 液-l 氣-g 溶液-aq

②ΔH只能寫在方程式的右邊，注意正負(fù)號(hào)，注意單位。

③熱化學(xué)方程式中的計(jì)量系數(shù)表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，可以是整數(shù)，必要時(shí)也可以取分?jǐn)?shù)，并且同一反應(yīng)，計(jì)量數(shù)不同，ΔH的數(shù)值不同。

【教師補(bǔ)充】此外ΔH的數(shù)值與反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)有關(guān)，因此書寫熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)。但中學(xué)化學(xué)所用的ΔH的數(shù)據(jù)，一般都是在101kPa和298K時(shí)的數(shù)據(jù)，因此無需特別注明。

④應(yīng)注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)，如不注明則指298K、101kPa。

【學(xué)生練習(xí)】完成下列熱化學(xué)方程式：

①1g焦炭與適量水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，需吸收 10．94kJ的熱量

②0．3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧氣中燃燒，生成固態(tài)B2O3和液態(tài)水，放出649．5kJ熱量

【練習(xí)點(diǎn)評(píng)】根據(jù)學(xué)生書寫中出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解并強(qiáng)調(diào)（如ΔH的單位）。

【知識(shí)運(yùn)用】56g氧化鈣與適量水生成氫氧化鈣固體，放出熱量57．86kJ，此反應(yīng)可應(yīng)用于自熱飯盒。已知50kJ的熱量大約可使200g米飯溫度升高80度左右，問此過程需要多少克氧化鈣與水。

（設(shè)計(jì)意圖：本課以“自熱飯盒”引入，最后又回歸到此，首尾呼應(yīng)，體現(xiàn)了從生活到化學(xué)再?gòu)幕瘜W(xué)回歸生活的思想。并且問題的切入從定性轉(zhuǎn)向定量，科學(xué)思維的深度得到拓展，同時(shí)也讓學(xué)生感受到了化學(xué)的魅力。）

三、教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容是基于蘇教版化學(xué)必修2專題2第二單元的第一課時(shí)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)的。不同于常規(guī)思路，筆者在歸納完放熱反應(yīng)及吸熱反應(yīng)后，并未討論化學(xué)反應(yīng)中的能量觀點(diǎn)，而是討論熱化學(xué)方程式的涵義，目的是讓學(xué)生從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面較全面理解“化學(xué)反應(yīng)中的熱量”。在教學(xué)活動(dòng)中，注重知識(shí)與生活的聯(lián)系，學(xué)生能夠積極主動(dòng)、真心實(shí)意的參與課堂，課堂效率得到了提高。

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，對(duì)課本上實(shí)驗(yàn)2進(jìn)行了改進(jìn)，操作更簡(jiǎn)單，現(xiàn)象更明顯。在學(xué)生感受完放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)后，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)3（沒有明顯熱效應(yīng)），引發(fā)認(rèn)知沖突，接著通過新奇的傳感器實(shí)驗(yàn)解惑，在獲取知識(shí)的同時(shí)，充分體驗(yàn)到科技的魅力。學(xué)生熱情高漲，學(xué)習(xí)積極性被充分調(diào)動(dòng)。

本課容量大，其中熱化學(xué)方程式涵義的理解是一個(gè)難點(diǎn)，理論性強(qiáng)。在教學(xué)中采用問題引導(dǎo)式、閱讀式教學(xué)，通過一系列問題引導(dǎo)閱讀，層層遞進(jìn)，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生的參與面寬，每個(gè)學(xué)生都被不同程度地調(diào)動(dòng)起來，充分發(fā)揮了學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體作用。在教學(xué)活動(dòng)中，不僅傳授知識(shí)，更注重培養(yǎng)學(xué)生多種學(xué)習(xí)能力。

［1］ 中華人民共國(guó)和教育部．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京：人民教育出版社，2003：2

［2］ 王祖浩．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué) 2［M］．南京：江蘇教育出版社，2011：35